RAPPORTO TECNICO SUGLI STATI D'AVANZAMENTO INTERMEDI PROGETTO DI RICERCA TESSA (TECHNOLOGY FOR THE SITUATIONAL SEA AWARENESS )

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1 RAPPORTO TECNICO SUGLI STATI D'AVANZAMENTO INTERMEDI PROGETTO DI RICERCA TESSA (TECHNOLOGY FOR THE SITUATIONAL SEA AWARENESS ) PON 01_02823: II e III STATO AVANZAMENTO LAVORI (01/07/ /06/2013) SOGGETTI COINVOLTI: LINKS S.p.A, CMCC, CNR AUTORI: A. Di Maio 1, R. Sorgente 2, E. Sheckinova 3, N. Pinardi 4, G. Coppini 3 e G. Turrisi 3 1 CNR-INSEAN 2 CNR-IAMC 3 CMCC 4 UNIV. BOLOGNA 1

2 1. Generalità Questo documento è il contributo ai rapporti di avanzamento lavori svolti nell'ambito del progetto PON 01_ Il contenuto fa esplicito riferimento agli obiettivi realizzativi OR.1-Attività 1.7 e OR.5-Attività 5.5. I primi sei mesi dell'attività sono stati dedicati all'individuazione e messa a punto dei modelli necessari per lo svolgimento del lavoro. Avanzamento nel 2012 OR.1 Modellistica operativa ad alta ed altissima risoluzione Attività Modelli di traiettorie di corpi di varie dimensioni in acqua L obiettivo principale di questa attività e lo sviluppo di un modello di deriva di oggetti in mare al fine di dare previsioni dello spostamento in supporto alle attività di ricerca e soccorso a mare. Il modello sarà usato all interno del DSS Ricerca e soccorso dell Attività 5.5. Nel periodo di rendicontazione in oggetto si è compiuta una analisi dei modelli open source esistenti. Due differenti modelli numerici open source sono stati acquisiti e implementati : Il modello 2-dimensionale LEEWAY ( ); Il modello lagrangiano SINCEM-DRIFT prodotto dall UNIBO-DIFA ( Il modello LEEWAY consiste in un modello di traiettorie che considera onde, vento e correnti e diverse classi di oggetti differenziati a seconda della loro forma. Il modello SINCEM-DRIFT è un modello tridimensionale accoppiato con le correnti tridimensionali provenienti da modelli di circolazione. I dati di correnti ed onde usati sono quelli del Mediterranean Ocean Forecasting System (MFS) e I venti sono invece provenienti dall European Center for Medium range Weather Forecasting (ECMWF). Nel prossimo semestre si metteranno a punto dei casi di studio nei quali studiare la traiettoria degli oggetti in funzione dei campi di corrente messi a disposizione di Tessa e sviluppati all interno del progetto. Avanzamento nel 2013 OR.1 Modellistica operativa ad alta ed altissima risoluzione Attività Modelli di traiettorie di corpi di varie dimensioni in acqua L'obiettivo principale di questa attività è stato quello di testare le prestazioni del modello Leeway per le simulazioni di drifter superficiali. Il modello utilizza le equazioni lagrangiane stocastiche per simulare il trasporto dei drifter in mare. Le caratteristiche drifter vengono assegnate dall'utilizzatore e consistono in un insieme predefinito di oggetti che variano per dimensione, forma e peso. 2

3 Durante il periodo di riferimento, è stata effettuata un analisi del formato richiesto per i dati meteo-oceanografici da utilizzare nel modello LEEWAY è sono state effettuate diverse simulazioni di prova per due casi di studio. Il focus delle attività è stata la valutazione delle prestazioni modello attraverso il confronto delle traiettorie dei drifters con traiettorie reali di corpi. I risultati delle simulazione del modello per i due casi di studio sono stati presentati e discussi con la Guardia Costiera italiana il Il modello Leeway è stato inoltre testato anche presso il CNR utilizzando i dati di previsioni del modello TSCRM (Tyrrenian-SiCily strait sub-regional Model). L'attuale implementazione del modello utilizza correnti giornalieri prodotte da MFS (Mediterranean Forecasting System) e AFS (Adriatic Forecasting System) alle profondità di 0, 5 e 10 m. Il forzante atmosferico è ECMWF. I due casi di studio analizzati hanno considerato due incidenti reali in mare: (i) incidente d'elba, (ii) incidente Gargano. Per il caso dell Elba sono stati usati i campi di vento di ECMWF a 10m alla risoluzione temporale di 6 ore per il periodo simulato E stata utilizzata inoltre la previsione MFS delle correnti giornaliere alla superficie per simulare il drift dell oggetto. Nel caso di studio sono state eseguite diverse simulazioni di Leeway utilizzando diverse categorie di imbarcazioni e oggetti. I risultati delle simulazioni hanno mostrato un miglioramento delle previsioni dell'area di ricerca finale rispetto ai metodi precedentemente usati. Questo studio ha dimostrato che gli oggetti con una forte componente downwind hanno seguito traiettorie che si avvicinavano alla posizione in cui è stata trovata la persona (Fig. 1). Le categorie a basso Wintage, come barche a vela con deriva profonda, hanno percorso trattorie le cui posizioni finali non includono la posizione dove è stata trovata la persona in mare (Fig. 2). 3

4 Figura 1. Simulazioni del modello Leeway per la categoria di oggetti relativa a Barche Sportive. La nuvola di particelle è rilasciata vicino alla Last Known Position-LKP (numero di drifters=500). Le linee nere rappresentano la media delle traiettorie dei drifters, la posizione iniziale dei drifter è rappresentata dai punti di colore nero, la posizione finale dei drifters è rappresentata dai punti di colore bianco e la posizione dove è stata ritrovata la persona è segnalata con il punto di colore rosso. Vengono sovrapporti i campi delle correnti medie superficiali per il periodo Figura 2. Risultati delle simulazioni con il modello per la categoria di oggetti relative alle barche a vela con deriva profonda Per il caso del Gargano, le simulazioni con il modello di LEEWAY sono state effettuate utilizzando correnti medie giornaliere dal sistema AFS ( ), non è stato considerato il vento e non sono state considerate le diverse tipologie di drifters. Le simulazioni hanno prodotto risultati con posizioni finali molto distanti fra loro: (i) drifter vicino alla costa; (ii) drifters a nord del LKP; (iii) drifter a sud lungo la direzione della Western Adriatic Coastal Current, vicino al punto dove è stato ritrovato il corpo della persona scomparsa; (iv) drifters a sud ma a largo. In questo caso l incertezza sull area di ricerca è molto ampia anche se la maggior parte delle particelle sono state trasportate nella zona dove il corpo è stato ritrovato. 4

5 Figura 3. Simulazioni con drifter passivi (nessun effetto del vento preso in considerazione) ottenute utilizzanto i campi medi giornalieri di AFS ( ). Sono state usate le correnti alla superficie di AFS. Il corpo è stato ritrovato nella posizione 'N Lat e 'E Lon OR.5 Sistemi di supporto alle decisioni in ambienti dinamici complessi Attività 5.5 Sistema di supporto delle attività di ricerca e soccorso in mare E iniziata, in anticipo rispetto alle attività pianificate nel capitolato tecnico, la progettazione del DSS di ricerca e soccorso (SAR) in mare. Il DSS dovrà fornire una previsione affidabile delle aree di ricerca per facilitare le attività di SAR delle autorità marittime competenti. La guardia costiera ad esempio svolge per proprio mandato attività di ricerca e soccorso di naufraghi in mare e necessità di ottimizzare le aree di ricerca sulla base delle previsioni di correnti e vento. Il sistema potrà essere utilizzato anche da utenti marittimi privati (società di trasporto marittimo, diportisti) che avranno il DSS installato direttamente sui loro sistemi di navigazione. Il DSS svolgerà un insieme di simulazioni che rappresenteranno le possibili traiettorie dell oggetto/naufrago disperso in mare. Saranno tenuti in considerazioni diverse informazioni relative alla posizione e al tempo dell incidente e le caratteristiche relative alla forma dell oggetto e di conseguenza allo scarroccio e deriva. Il DSS produrrà delle mappe delle aree di ricerca probabili. Architettura DSS SAR e sue funzionalità La struttura generale del DSS SAR consiste dei seguenti componenti di base: (i) la 5

6 componente di Previsione, (ii) il Complex Data Analysis Module, (iii) il modello Leeway, (iv) la piattaforma di SSA e (v) l interfaccia utente. Figura.4 Struttura generale del DSS SAR La componente previsionale fornisce i campi dei modelli atmosferici e oceanografici con cui verranno svolte le simulazione del modello Leeway. I prodotti forniti dal modulo previsionale saranno: prodotti atmosferici COSMO-ME e ECMWF; prodotti relativi allo stato del mare (altezza d'onda significativa, direzione delle onde, periodo d'onda) da modelli WWMS WWMW e in futuro AFS; prodotti di circolazione dai modelli oceanografici di MFS, AFS, AIFS, TSCRM, SANIFS, SICOM, e dai modelli rilocabili. La componente di simulatore delle traiettorie è costituta dal modello Leeway descritto nell attività 1.7. Il modulo CDAM costituisce il nucleo del DSS, perché gestisce l'informazione fornita dall'utente (tramite interfaccia utente e piattaforma SSA), riceve i relativi prodotti di previsione ed esegue la simulazione utilizzando il componente modello Leeway. Sono stati identificati i principali requisiti funzionali e non funzionali in collaborazione con l Attività